盐溶液中离子浓度大小的比较比较盐溶液中离子浓度的大小,是高考必考点之一。
一、水解平衡的特点:在一定条件下,盐类水解达到平衡状态,具有化学平衡状态的一切特点,即“逆”、“等”、“动”、“定”、“变”、“同”。
“逆”:可逆反应。
盐类水解研究的对象是可逆反应。
“等”:中和反应的速率与水解反应的速率相等,即v中和=v水解。
“动”:平衡时,反应仍在进行,是动态平衡,水解反应进行到最大限度。
“定”:达到平衡状态时,反应体系中各组分的浓度保持不变,反应速率保持不变,弱离子的转化率保持不变,各组分的含量保持不变。
“变”:水解是一种化学平衡,与所有的动态平衡一样,是有条件的,暂时的,相对的,当条件改变时,平衡状态就会破坏,由平衡变为不平衡,再在新的条件下建立新的平衡,即水解平衡发生了移动。
二、盐类水解的四条规律:①有弱才水解:在盐的组成中,只有含有“弱”离子(弱酸根阴离子、弱碱阳离子),才能发生水解反应。
②越弱越水解:组成盐的弱酸根阴离子、弱碱阳离子,对应的酸或碱越弱,越容易发生水解。
③谁强显谁性:组成盐的离子,对应的酸越强(强酸弱碱盐),水解后溶液显酸性,如NH4Cl等;对应的碱越强(强碱弱酸盐),如Na2CO3等。
④同强显中性:强酸与强碱组成的盐,不水解,溶液显中性;同等强度的弱碱弱酸组成的盐,水解后溶液显中性。
“两弱”:弱酸、弱碱的电离是微弱的;弱酸阴离子、弱碱阴离子的水解也是微弱的。
三、影响水解的因素1、组成与结构的影响:组成盐弱离子对应的酸或碱越弱,即弱酸或弱碱的电离常数越小,越容易发生水解,水解程度越大;反之,越难发生水解。
相同条件下的水解程度:正盐>相应酸式盐,如水解程度:C>HC-。
水解相互促进的盐>单独水解的盐>水解相互抑制的盐。
如N的水解程度:(NH4)2CO3>(NH4)2SO4>(NH4)2Fe(SO4)2。
2、温度的影响:盐的水解是中和反应的逆反应,中和反应是放热反应,水解反应则为吸热反应,故升高温度水解平衡向右移动,有利于盐的水解,反之则抑制盐的水解。
3、同离子效应:根据平衡移动原理,增大弱酸根、弱碱根离子的浓度,可以促使水解平衡向右移动,但其对应的弱酸根、弱碱根离子水解的百分比降低,即水解程度降低;4、加水稀释:可以促使水解平衡向右移动,对应的弱酸根、弱碱根离子水解的百分比增大,即水解程度增大。
同种弱酸(或弱碱)的盐溶液浓度越小,水解程度越大。
5、酸碱对水解的促进与抑制:弱酸根水解产生OH-离子,加碱或加入能够产生OH-的物质,则水解平衡向左移动,即抑制水解。
反之,则促使水解平衡向右移动,即促进水解;弱碱根水解产生H+,加酸或加入能够产生H+的物质,则水解平衡向左移动,即抑制水解。
反之,则促使水解平衡向右移动,即促进水解。
四、盐溶液蒸干的产物①难挥发性强酸的弱碱盐溶液蒸干仍得到原溶质。
蒸干后一般得原物质,如CuSO4(aq)CuSO4(s);②易挥发性强酸的弱碱盐溶液蒸干得到氢氧化物,灼烧一般得到对应的氧化物,如AlCl3(aq)Al(OH)3(s)Al2O3(s)。
③酸根阴离子易水解的强碱盐,如Na2CO3溶液等蒸干后可得到原物质。
④考虑盐受热时是否分解Ca(HCO3)2、NaHCO3、KMnO4、NH4Cl固体受热易分解,因此蒸干灼烧后分别为Ca(HCO3)2CaCO3(CaO);NaHCO3Na2CO3;KMnO4K2MnO4+MnO2;NH4Cl NH3↑+HCl↑。
⑤还原性盐在蒸干时会被O2氧化,如Na2SO3(aq)Na2SO4(s)。
五、比较盐溶液中离子浓度的大小“三守恒”判断方法:1、物料守恒:又称为原子守恒。
电解质溶液中,某些离子能够发生水解或者电离,转变为其它离子或分子等,虽然可以使离子的种类改变,增多或减少,但却不能使离子或分子中元素的原子的数目发生变化,即某种元素始终遵循原子守恒。
例题:0.1 mol· L-1 NaHCO3溶液中:HCO3- + H2O H2CO3+ OH-……①HCO3- CO32- + H+ ……②c(Na+)=c(HCO3-)+ c(CO32-)+ c(H2CO3)= 0.1 mol· L-1。
不管..HCO3-水解产生....何种形态的离子或分子,但万变不离其宗,仍然维持盐........................的组成不变。
......要学会抓住“中心原子跟踪”........分析的方法。
例如在上题中:HCO3-、 CO32-、H2CO3的中心原子是C原子,CO32-是HCO3-电离的产物,H2CO3是HCO3-水解的产物,因为Na+与HCO3-是1:1的关系,故c(Na+)=c(HCO3-)+ c(CO32-)+ c(H2CO3)= 0.1 mol· L-1。
范围:所有化学反应。
2、电荷守恒:溶液中阳离子所带的正电荷总数=阴离子所带的负电荷总数,整个溶液不显电性。
注意:既要考虑溶质的电离,又要考虑水的电离,还要考虑盐的水解。
范围:所有电解质溶液。
3、质子守恒在盐类水解的体系中,质子守恒是根据物料守恒和电荷守恒推导出来的。
(1)在强碱弱酸盐溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(酸式弱酸根离子)+c(弱酸分子);例题1:如在0.1 mol·L-1CH3COONa溶液中:CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-离子浓度大小关系: c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)> c(H+)物料守恒: c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH) ……①电荷守恒: c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)……②将①代入②式,整理可得:质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(CH3COOH)例题2:0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中:CO32-+H2O HCO3-+OH-一级水解HCO3-+H2O H2CO3+OH- 二级水解离子浓度大小关系: c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)物料守恒: c(Na+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)] ……①电荷守恒: c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-) ……②将①代入②式,整理可得:质子守恒: c(OH-)=c(H+)+2c(H2CO3)+c(HCO3-)例题3:在Na2S溶液中,由于S2-的水解,水电离产生的H+被S2-结合,生成了少量的HS-和H2S,但溶液中未被结合的H+和HS-、H2S中结合的H+总量与溶液中OH-总量一定是相等的。
S2-+H2O HS-+OH-一级水解HS-+H2O H2S+OH- 二级水解离子浓度大小关系: c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)物料守恒: c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)] ……①电荷守恒: c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+c(OH-)+2c(S2-) ……②将①代入②式,整理可得:质子守恒: c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)。
综合上述例题分析结果,在强碱弱酸盐溶液中,质子守恒通式为:(2)在强酸弱碱盐溶液中c(H+)=c(OH-)+c(碱式弱碱根离子)+c(弱碱分子)例题:浓度均为0.1 mol·L-1的氨水和盐酸等体积混合。
混合后二者反应生成NH4Cl,水电离出的OH-结合NH4+,生成少量的NH3·H20,但溶液中未被结合的OH-和NH3·H2O的总量与溶液中的H+的总量一定是相等的。
NH4++H2O NH3·H20+OH-离子浓度大小:c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)物料守恒:c(Cl-)= c(NH4+)+ c(NH3·H2O) ……①电荷守恒:c(H+)+c(NH4+)= c(Cl-)+ c(OH-)……②式中的c(H+)是水电离出的,c(OH-)是NH4+水解生成的将①式代入②式,整理可得:质子守恒:c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)范围:多用在盐水解的溶液习题中。
溶液中粒子浓度大小比较的具体分析:(1)单一溶液中各粒子浓度的比较①多元弱酸溶液多元弱酸分步电离,电离程度逐级减弱。
如H3PO4溶液中:c(H+)>c(H2PO4-)>c(HP42-)>c(P43-)。
②多元弱酸的正盐溶液多元弱酸的弱酸根离子分步水解,水解程度逐级减弱。
如在Na2CO3溶液中:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)。
③多元弱酸的酸式盐溶液取决于弱酸酸式酸根离子水解和电离程度的相对大小。
如在NaHCO3溶液中:c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)。
(2)混合溶液中粒子浓度的比较比较混合溶液中粒子浓度大小时,要综合分析电离、水解等因素。
如0.1mol·L-1 NH4Cl溶液和0.1 mol·L-1氨水的混合溶液呈碱性,各粒子浓度大小的顺序为c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。
酸、碱中和型粒子浓度的关系:(3)不同溶液中同一粒子浓度的比较不同溶液某微粒浓度的大小要看溶液中其他微粒对该微粒的影响。
例题1:25 ℃时,相同物质的量浓度的下列溶液中:a、NH4Cl b、CH3COONH4c、NH4HSO4d、(NH4)2SO4e、(NH4)2Fe(SO4)2c(NH4+)由大到小的的顺序为e>d>c>a>b。
【解析】在物质铵盐中,CH3COONH4溶液中发生相互促进的水解反应,c(NH4+)最小;(NH4)2Fe(SO4)2溶液中,Fe2+的水解产生的H+抑制NH4+的水解,c(NH4+):(NH4)2Fe(SO4)2>(NH4)2SO4;故(NH4)2Fe(SO4)2中c(NH4+)最大;NH4HSO4溶液中,电离出的H+抑制NH4+的水解,NH4Cl则发生微弱的水解,故c(NH4+):NH4HSO4>NH4Cl。
因此c(NH4+)由大到小的的顺序为e>d>c>a>b。
例题2:物质的量浓度相同下列溶液:①(NH4)2CO3、②(NH4)2SO4、③NH4HCO3、④NH4HSO4、⑤NH4Cl、⑥NH3·H2O,按c(NH4+)由小到大排列正确的是()A、③⑤④⑥①②B、⑥③⑤④①②C、⑥⑤③④①②D、⑥③⑤④②①【解析】六种物质中,NH3·H2O是弱电解质,只能微弱电离;其余都是盐(强电解质),能够完全电离,因为NH4+的水解是微弱的,所以NH3·H2O中c(NH4+)最小。
在组成相似的NH4HCO3、NH4HSO4、NH4Cl三种盐中,NH4HCO3是弱酸弱碱盐,在溶液中能够发生相互促进的水解反应;NH4HSO4、能电离出H+,使NH4+的水解受到抑制。